FI80705C - Foerfarande foer framstaellning av kristalliserad maltitol. - Google Patents

Description

80705 1 Menetelmä kiteisen maltltolin valmistamiseksi Förfarande för framställning av kristallformig maltitol 5 Tämä keksintö kohdistuu menetelmään kiteisen maltltolin valmistamiseksi.

Maltitolia, eli oi-D-glukopyranosyyli-4-D-sorbitolia, saadaan maltoosia vedyttämällä.

•|q Kiteisen, vedettömän maltltolin valmistaminen kiteyttämällä mainittua maltitolia sitä riittävästi sisältävästä, riittävän puhtaasta siirapista on tunnettua (ranskalainen patenttijulkaisu 2 499 576).

Tällaista siirappia saadaan tavallisesti vedyttämällä runsaasti maltoo-•J5 siä sisältävää siirappia tai vedyttämällä kiteistä maltoosia. Tässä menetelmässä on tärkeätä, että maltoosin osuus vedytettävässä materiaalissa on hyvin suuri, jotta mainitun vedyttämisen jälkeen saataisiin ainoastaan hyvin vähän polyalkoholien tyyppisiä, hiilihydraattien kaltaisia epäpuhtauksia, jotka häiritsevät tai peräti estävät maltltolin kiteyttämistä, 2Q jä jotka vähintäänkin vaikeuttavat maltltolin erottamista maltitolia sisältävistä siirapeista.

Alalla tunnetaan lukuisia menetelmiä maltoosia runsaasti sisältävien siirappien valmistamiseksi, joista mainittakoon erityisesti: 25 - julkaisussa Hodge et ai., Cereal Chemistry, n:o 25, sivut 19-30, tammikuu 1984, esitetty menetelmä, joka käsittää rajadekstriinien saostamisvai-heen alkoholiliuoksla käyttäen; 30 - julkaisussa Wolfrom ja Thompson, Methods in Carbohydrate Chemistry, 1962, sivut 334-335, kuvattu menetelmä, joka käsittää maltoosin okta-ase-taatin kiteyttämisen useaan kertaan, ja tämän jälkeen maltoosin kiteyttä-misen; 35 - nimellä Meiji Selkä 13.10.1981 myönnetyssä US-patenttijulkaisussa 4 294 623 kuvattu menetelmä, joka käsittää vaiheen dekstriinlen adsor- boimiseksi hiileen; 2 80705 1 - nimellä Hayashibara 03.08.1982 jätetyssä ranskalaisessa patenttijulkai sussa FR 2 510 581 kuvattu menetelmä, joka käsittää zeoliiteillä tai kati-onisilla hartseilla tai anlonisilla hartseilla toteutettavan kromatogra-fiavaiheen; 5 - yhtiölle U.O.P. myönnetyssä US-patenttijulkaisussa 4 429 122 kuvattu menetelmä, joka käsittää maltoosisiirappien ultrasuodatusvaiheen; ja erityisesti jq - nimellä Hayashibara 27.03.1970 jätetyssä ranskalaisessa patenttijulkaisussa FR 2 012 831 kuvattu menetelmä, joka käsittää monien erilaisten entsyymien, kuten erään OC-amylaasin, erään /Ä-amylaasin ja isoamylaasin ja/tai pullulanaasin, samanaikaisen käytön.

J5 Viimeksimainitussa julkaisussa kuvattu menetelmä on tallennettu edellä mainittuun patenttijulkaisuun FR 2 499 576, jossa tätä menetelmää käytetään maltoosia riittävästi sisältävän siirapin aikaansaamiseksi, joka siirappi tämän jälkeen vedytetään ja edelleen kiteytetään.

- 20 Vaikka patenttijulkaisun FR 2 499 576 kohteena oleva menetelmä, jonka ensimmäi- , : sessä vaiheessa valmistetaan maltoosia runsaasti sisältävä siirappi, jonka kuiva-ainepitoisuus on kuitenkin alhainen, ja tämän jälkeen tämän menetelmän toisessa valheessa kuiva-aineiden pitoisuutta siirapissa kohotetaan, tarjoaakin eräitä parannuksia muissa edellä mainituissa julkaisuissa kuvat- 25 tuihin menetelmiin verrattuna, niin kuitenkin sillä on edelleen lukuisia haittoja, joista mainittakoon erityisesti: - menetelmän suorituskyky on alhainen johtuen lähtöaineen alhaisesta kui- » va-ainepitoisuudesta, joka on noin 80 g/1, ja joka on mahdollisimman te- 30 hokkaan, sokeroittamlseen käytetyn entsymaattisen hydrolyysin edellytys, : j ja joka on edelleen edellytyksenä saatavan siirapin suurelle maltoosipi- .. · toisuudelle; tämä mainittu ominaisuus, eli suorituskyvyn heikkous, koros tuu maltitolihävikkien johdosta, joita maltitolihävikkejä maltitolla merkittävissä määrin sisältävissä kiteyttämisveslssä ei voida välttää: 35 - haitta, joka johtaa sokerointi- ja puhdistustapahtumia häiritsevään, amyloosin epäasianmukaiseen hajoamiseen, ja joka johtuu siitä, että nes- 3 80705 1 teyttäminen on toteutettava dekstroosiekvivalentin DE alhaisilla arvoilla.

Näin ollen tämän keksinnön tavoitteena on erityisesti päästä eroon näistä haitoista, ja saada aikaan kyseisen tyyppinen menetelmä, joka vastaa käy-5 tännön eri toiveita jo olemassa olevia menetelmiä paremmin.

Tämän patenttihakemuksen laatija on onnistunut kehittämään uuden teollisen menetelmän, jolla voidaan tuottaa vaivattomasti ja saannon ollessa erinomainen, kiteistä maltltolia, jossa maltitolin pitoisuus on yli 96 %, JO ja mieluiten yli 97 %.

Tämän keksinnön mukainen menetelmä käsittää peräkkäisessä järjestyksessä seuraavat vaiheet: 15 - sinänsä tunnetulla tavalla suoritettavan maltoosisiirapin kata lyyttisen hydrausvalheen, maltoosisiirapin sisältäessä maltoosia vähintään 50, sopivimmin 60-80 painoprosenttia, kuiva-aineesta,joka siirappi on valmistettu happamasti tai entsymaattisesti nesteyte-tyn, kuiva-ainepitoisuudeltaan 25-45 % olevan tärkkelysmaidon 20 entsymaattisen sokeriksi muuttamisen avulla, - edellä olevan vaiheen avulla saadun maltltolisiirapin sinänsä tunnetulla tavalla suoritettavan kromatografisen fraktiontivaiheen, tämän kromatografisen fraktiontivaiheen parametrien eli 25 - eluutionopeuden - hydratun siirapin syöttönopeuden - maltltolia runsaasti sisältävän fraktion talteenottonopeuden - desorptio-, absorptio- ja rikastusvyöhykkeiden koostumuksen 30 ollessa valittuina siten, että tulokseksi saadaan maltltolia runsaasti sisältävä fraktio, jolla on seuraavanlainen koostumus, ilmoitettujen prosenttimäärien ollessa esitettyinä kuiva-ainepainoprosentteina: 35 4 80705 1 - vähintään 87 X, sopivimmin 87-97,5 X, ja edullisimmin 87-95,5 % maltitolia, - polymerisaatioasteeltaan eli DP-arvoltaan > 4 olevia polyoleja alle 1 X, sopivimmin alle 0,7 X, ja edullisimmin alle 0,6 X, 5 lopun sadasta prosentista käsittäessä sorbitolia ja maltotritolia, - maltitolia runsaasti sisältävän fraktion (A) väkevöintivaiheen kuiva-ainepitoisuuden saavuttamiseksi, joka on sopiva maltitolikiteiden -jQ muodostamista varten, tämän kuiva-ainepitoisuuden ollessa sopivimmin 75-92 X, - kiteytysvaiheen ja maltitolikiteiden erotusvaiheen, ja - kiteytysvaiheen emälluosten uudelleenkierrätysvaiheen kromatografiseen erotusvaiheeseen, tämän uudelleenkierrätyksen -fg mahdollistaessa maltoosisiirapin hydrausvaiheen aikana muodostuneen maltitolin lähes kvantitatiivisen talteenoton.

Kromatografisen fraktiointivaiheen tehokkuus estää sen, ettei maltitoli-fraktioon joudu juuri lainkaan sellaisia vedyttyneitä tuotteita, joiden 20 polymeroitumisaste DP on yhtäsuuri tai suurempi kuin 4, jopa siinäkin tapauksessa, että fraktiointivaiheeseen johdetut siirapit sisältävät tällaisia tuotteita huomattavia määriä, esimerkiksi 5-40 X. Näin ollen tässä menetelmässä voidaan käyttää sellaisia tärkkelyshydrolysaatteja joissa maltoosin pitoisuus on ainoastaan noin 50 X. Tällaisten siirap-25 pien valmistaminen edellyttää kuitenkin, että käytetyn tärkkelyslietteen kuiva-ainepitoisuus on korkea, joka tapauksessa alueella 25-45 X ja noin 40 X, kuten asianlaita on glukoosidekstroosilaitoksissa tavallisesti käytettyjen siirappien tapauksessa.

3Q Tämän keksinnön mukaisen menetelmän ansiosta: - käsiteltävät ainetilavuudet ovat paljon vähäisempiä kuin aikaisemmissa - · menetelmissä; - veden haihduttamiseen tarvitaan huomattavasti vähemmän energiaa; 35 - tärkkelyksen nesteyttäminen voidaan toteuttaa kahta suuremmissa dekst- roosiekvivalentin DE arvoissa siten, ettei tärkkelyksen laadun heikkenemistä esiinny; 5 80705 1 - entsyymien, esimerkiksi isoamylaasin tai pullulanaasin käytöltä välty tään - suuret osmoottiset paineet, jotka johtuvat käytettyjen siirappien korkeista pitoisuuksista, suojaavat siirappeja kaikenlaisilta mikrobikonta- 5 minaatioilta.

Tämän keksinnön mukainen menetelmä voidaan toteuttaa kuviossa 1 kaavamaisesti esitetyllä laitteistolla, joka käsittää: jO ~ säiliön 201, jonka sisällä toteutetaan tärkkelyksen nesteyttäminen; - säiliön 202, jonka sisällä toteutetaan tärkkelyksen sokeroittaminen; - säiliön 203, jonka sisällä toteutetaan katalyyttinen vedytys; - väkevöintilaitteen E; - kromatografisen erotuslaitteen 204; 15 ~ yhden tai useamman säiliön 205a, 205b ..., joiden avulla kromatogra- flavaiheesta saatavat eri fraktiot, ja erityisesti maltitolla runsaasti sisältävä, säiliöön 205a keräytynyt fraktio voidaan väkevöidä toivottuun kuiva-ainepitoisuuteen joko vuorotellen tai kukin jatkuvasti; - säiliön 206, jonka sisällä toteutetaan maltitolin kiteyttäminen, joka 20 on saattanut alkaa jo säiliössä 205a; - säiliön 207, jossa voidaan toteuttaa muodostuneiden kiteiden erottaminen emälluoksistaan; - säiliön 208, jossa säiliöstä 207 saatavat kiteet voidaan kuivata.

25 Säiliöön 201 syötetään linjaa 301 pitkin tärkkelyslietettä tai tärkke-lysjauhoa, johon on lisätty happoa hapon avulla toteutettavan nesteyttä-misen tapauksessa, tai jotakin ot-amylaasia entsymaattisen nesteyitämisen tapauksessa, vallitsevien olosuhteiden, eli lämpötilan, pH-arvon sekä entsyymi- ja kalsiummäärien, ollessa valittu siten, että dekstroo-30 slekvivalentiksl DE saadaan kaksi tai sen yli, näiden olosuhteiden ollessa tutut alan asiantuntijalle.

Säiliöön 202 syötetään linjaa 302 pitkin säiliöstä 201 ulostulevaa, nes-teytettyä tärkkelyssiirappia. Säiliöstä 201 saatavaan siirappiin lisä-35 tään ennen sen johtamista säiliöön 202 maltaista saatua /tt-amylaasia, ja tämän sokeroittamisvaiheen parametrit valitaan siten, että säiliöstä 202 poistuvassa siirapissa maltoosipltoisuus on vähintään 50 % ja mielellään 6 80705 1 vähintään 60 %. Tämän entsymaattisen sokeroittamisvaiheen parametrejä ovat erityisesti käytetty entsyymimäärä, lämpötila, pH-arvo sekä amylo-lyysin kesto.

g Säiliöön 203 syötetään linjaa 303 pitkin säiliöstä 202 saatavaa sokeroi-tettua siirappia, joka sokeroittamisen jälkeen suodatetaan ja siitä poistetaan mineraalit linjassa 303 sijaitsevalla laitteella 304. Säiliössä 203 toteutetaan maltoosisiirapin katalyyttinen vedyttäminen alan asiantuntijan tuntemissa olosuhteissa, käyttäen erityisesti katalyyttinä ru-Ί0 teniumia tai Raney-nikkeliä.

Tämä vedyttämisvaihe toteutetaan mieluiten Raney-nikkelin toimiessa kata- 2 lyyttinä, vedyn paineen ollessa yli 20 kg/cm , vedyn paineen ollessa mie- 2 luiten alueella 40-70 kg/cm , ja lämpötilan ollessa suurin piirtein 100-j5 150°C. Vedyttämisvaihetta jatketaan niin kauan, että pelkistävien sokerei-den pitoisuus tässä vedytetyssä siirapissa on alle 2 %, mleluumln alle 1 % ja edelleen, kaikkein mieluiten alle 0,5 % (pelkistävien sokereiden pitoisuus määritellään dekstroosiekvivalentin painoprosentteina kuiva-aineesta) .

20 Säiliöön 204 syötetään säiliöstä 203 ulostuleva, vedytetty ja puhdistettu siirappi, joka tätä ennen joutuu linjaa 305 pitkin väkevöintilaittee-seen eli haihduttimeen E. Tähän linjaan 305 yhtyy samoin jäljempänä kuvatusta säiliöstä tuleva linja 309.

25

Kuten edellä on mainittu, säiliössä 204 toteutetaan säiliöstä 203 saadun maltitolisiirapin fraktiointi kromatografisesti.

Säiliöstä 204 saatavat fraktiot johdetaan vastaavasti säiliöihin 205a, 30 205b... linjoja 306a,306b... pitkin.

Maltitolia erittäin runsaasti sisältävä fraktio johdetaan säiliöön 205a.

Tämä kromatografinen fraktiointivalhe voidaan toteuttaa sinänsä tunne-35 tulla tavalla, joko epäjatkuvana tai jatkuvana (simuloitu liikkuva peti) prosessina, käyttäen adsorbantteina vahvojen happojen muodostamia katio-nisia hartseja, joissa vastaioneina käytetään alkali- tai maa-alkalime- 7 80705 1 tallien Ioneja, tai käyttäen zeoliitteja, joissa vastalonelna käytetään ammonium-, natrium-, kalium-, kalsium-, barium-, strontlumioneja ja muita vastaavia.

g Esimerkkejä tällaisista kromatografisista erotusmenetelmistä on esitetty patenttijulkaisuissa US 3 044 904, US 3 416 961, US 3 692 582, FR 2 391 754, FR 2 099 336, US 2 985 589, US 4 024 331, US 4 226 977, US 4 293 346, US 4 157 267, US 4 182 633, US 4 332 633 US 4 405 445, US 4 412 866 ja US 4 422 881.

10

Edullisimman suoritusmuodon mukaisesti erotusvaihe toteutetaan US-patent-tljulkaisussa 4 422 811 ja vastaavassa ranskalaisessa patenttijulkaisussa n:o 79 10 563 kuvattua menetelmää ja laitteistoa käyttäen, joka mainittu ranskalainen patentti on myönnetty tämän hakemuksen laatijalle.

15 Käytettiinpä kromatografisessa erotusvalheessa mitä menetelmää tahansa, niin kuitenkin siinä käytetään adsorbanttlna mieluiten voimakkaasti kationista, kalsiummuodossa olevaa hartsia, jossa divinyyllbentseenln osuus on suurin piirtein 4-10 %.

20

Kromatografisessa erotusvalheessa käytetyt parametrit on selitetty ja niitä havainnollistetaan esimerkeissä, ja näistä parametreistä mainittakoon erityisesti: 25 eluutionopeus, - vedytetyn siirapin syöttönopeus, - maltltolia runsaasti sisältävän fraktion talteenottonopeus, - desorptio-, adsorptio- ja rikas tusvyöhykke en koostumus.

Täten kuvatulla menetelmällä voidaan saada aikaan sellaisia maltitolisii-30 rappeja (A), joissa maltitolln pitoisuus on vähintään 87 %, ja jotka sisältävät korkeintaan 1 Z tuotteita, joiden polymeroitumisaste on yhtäsuuri tai suurempi kuin 4. Täsmällisemmin esitettynä, mainitut prosenttiset osuudet ovat painoprosentteja kuiva-aineesta, joten näiden siirappien koostumus on: - vähintään 87 %, mieluiten 87-97,5 Z, ja edelleen, kaikkein mieluiten 87-95,5 Z maltltolia; 35 8 80705 1 - alle 1 %, mieluummin alle 0,7 %, ja edelleen mieluiten alle 0,6 % poly- oleja, joiden polymeroitumisaste on yhtäsuuri tai suurempi kuin 4, sadaksi prosentiksi täydentävän osan ollessa sorbitolia ja maltotriitolia; - mielellään alle 5 %, ja edelleen mieluiten alle 2 % sorbitolia; 5 - maltotriitolin pitoisuus on yleisesti ottaen alueella 2,5-13 paino-%.

Tämä menetelmä johtaa lisäksi samanaikaisesti sellaisen kahden siirapin muodostumiseen, joista toinen siirappi sisältää runsaasti maltotriitolia ja toinen näistä siirapeista on muodostunut vedyttyneistä tuotteista, jQ joiden molekyylipaino on suuri. Näitä kahta siirappia saadaan linjaa 306b pitkin kromatografisesta erotuslaitteesta.

Kuten edellä esitettiin, säiliöön 205a syötetään runsaasti maltitolia sisältävää siirappia (A), jota saadaan kromatografisesta erotuslait-j5 teestä linjaa 306a pitkin. Tämä säiliö 205a on suunniteltu siten, että siinä maltitolia runsaasti sisältävän siirapin väkevöinti on mahdollista. Tämä väkevöinti toteutetaan mieluiten siten, että kuiva-ainepitoisuudeksi saadaan 75-92 %. Tämä väkevöinti voidaan toteuttaa joko jatkuvana tai epäjatkuvana prosessina, ja se toteutetaan mieluiten alennetussa pai-20 neessa. Tämän vaiheen jälkeen kiteiden muodostuminen voidaan käynnistää, : mikäli niin toivotaan.

Säiliö 206 on rakenteeltaan sellainen, että se mahdollistaa säiliössä 205a käynnistetyn kiteytymisen etenemisen, tai tämän kiteyttämisen täy-25 dellisen toteuttamisen.

Tämä säiliö on tavallisesti varustettu laittein, joiden avulla tämä vaihe voidaan suorittaa hyvin, ja näistä laitteista mainittakoon kiteitä sisältävää massaa sekoittavat ja jäähdyttävät laitteet, jotka voidaan 30 toteuttaa eri tavoilla, mutta jotka on joka tapauksessa toteutettava siten, että kiteitä sisältäviä massoja kyetään jäähdyttämään hallitusti ja - homogeenisesti koko massan suhteen.

Tämä säiliö 206 on yhdistetty säiliöön 205 linjalla 307, ja linja 308 35 kuljettaa kiteytyneen massan säiliöön 207.

Yleensä säiliö 207 käsittää sentrifugaalivoimia tuottavan laitteen, jon- , 80705 1 ka avulla nämä kiteet voidaan erottaa emäliuokslstaan, ja tässä laitteessa on mainittujen kiteiden pesun mahdollistava laite, jonka avulla kiteet voidaan pestä kemiallisesti riittävän puhtaiksi.

5 Emävedet poistetaan linjaa 309 pitkin, joka linja 309 kuljettaa mainitut emävedet linjaa 305, välittömästi vedyttämissäiliön 203 alavirran puolella.

Säiliössä 207 eristetyt kiteet kuljetetaan linjaa 310 pitkin säiliöön 10 208« Säiliö 208 käsittää kulvauslaitteen, jonka avulla kiteistä voidaan poistaa jäännöskosteus; kyseessä voi tällöin olla joko staattinen tai pneumaattinen laite, jonka tolmintapalne on joko positiivinen tai negatii-15 vinen; tämä laite on tyypiltään mieluiten kuumailmakäytävä, joka kuljettaa näitä kiteitä tai joka leijuttaa ne.

Kiteet saadaan vaivattomasti talteen käytännöllisesti katsoen vedettöminä (vesipitoisuus alle 0,5 %); ne muodostavat jauheen, joka ei ole hyg-20 roskooppista, ja joka on täysin vapaasti juoksevaa.

Maltitolin kiteyttämlsessä muodostuneet emälluokset yhdistetään vedyttä-missäiliöstä 203 ulostulevaan slirapplvlrtaan mieluiten ennen väkevöin-tivaihetta. Tuloksena oleva seos väkevöidään haihduttimessa E sellaiseen 25 väkevyyteen, joka mahdollistaa kromatografisen fraktlointilaltteen normaalin ja taloudellisen toiminnan.

Tämän keksinnön mukaisen menetelmän avulla, emäliuosten kierrättämisen ansiosta maltitollsiirapln sisältämä maltitoll saadaan lähes täydelli-30 sesti talteen kiteytyneenä, tämän menetelmän tehokkuuden ollessa suurempi kuin minkään aikaisemman menetelmän.

Tämä keksintö on paremmin ymmärrettävissä seuraavan esimerkin avulla, jossa esimerkissä nojaudutaan tämän keksinnön erääseen edulliseen suori-35 tusmuotoon, tämän keksinnön tavoitteita kuitenkaan rajoittamatta.

10 80705

1 ESIMERKKI

Tässä esimerkissä tarkastellaan kuviossa 1 esitettyä laitteistoa.

5 Vehnästä valmistettu tärkkelysllete, jonka kuiva-ainepitoisuus on 37 %, nesteytetään säiliössä 201, johon on lisätty 0,3 promillea nesteyttä-vää entsyymiä, joka tyypiltään on yhtiön NOVO nimellä "TRERMAMYL" myymän entsyymin kaltaista, ja jossa säiliössä pH on 6,3 ja vallitseva lämpötila 108°C. Nesteytyslaitteen ulostulossa nesteytettyyn lietteeseen 10 kohdistuu 10 sekunnin mittainen lämpöisku, jossa lämpötila on 130°C. DE-arvo nesteytysvaiheen ulostulossa on 5,0.

Nesteyttämissäiliön ulostulossa pH asetetaan arvoon 5,5, ja lietteeseen lisätään 0,55 promillea maltaiden /6-amylaasia, jota yhtiö FINN-SUGAR 15 myy nimellä "SPEZYME BBA 1500”.

Sokeroittaminen toteutetaan säiliössä 202 tässä pH-arvossa ja 57°C:n lämpötilassa, ja sokeroittamisvaihe kestää 48 tuntia.

' 20 Sokeroittamisvaiheen loputtua suoritettu nestekromatografinen analyysi osoitti, että läsnä oli: dekstroosia 2,3 paino-% maltoosia 61,3 paino-% 25 trisakkarideja 7,5 paino-%

‘ tuotteita, joiden DP on 4-10 6,2 paino-Z

tuotteita, joiden DP > 10 22,7 palno-%

Vedyttämisvaihe toteutetaan säiliössä 203 (vaiheessa käytettiin edellä ; 30 esitettyjä parametreja), jonka jälkeen tuote puhdistettiin ja väkevöi- tlln haihduttimessa E; tällöin saadaan maltitolla runsaasti sisältävää siirappia, jonka koostumus on seuraava: sorbitolia 3,3 paino-% 35 maltitolla 60,4 paino-% trisakkarideja 9,2 paino-% tuotteita, joiden DP on 4-10 7 paino-% tuotteita, joiden DP > 10 20,1 paino-% n 80705 1 Tämän runsaasti vedytettyä maltoosla sisältävän hydrolysaatin fraktiointi toteutetaan jatkuvatoimisessa kromatografisessa erotuslaitteessa 204, jonka rakenne ja toiminta on esitetty yksityiskohtaisesti US-patentti-julkaisussa 4 422 881 ja vastaavassa ranskalaisessa patenttijulkaisussa g 79 10 563, ja näitä yksityiskohtia esitetään ohessa ainoastaan siinä määrin, mitä tämän tekstin ymmärtäminen vaatii.

Amerikkalaisen patenttijulkaisun kuvion 2 mukaisesti (joka kuvio esitetään myös tässä julkaisussa kuviona 2, jonka yksityiskohtaisen kuvauksen suh-Ί0 teen viitataan mainittuun amerikkalaiseen patenttijulkaisuun) tämä laitteisto 204 käsittää kahdeksan kolonnia tai vaihetta, C^-Cg, joiden kunkin tilavuus on 200 litraa, ja jotka kukin sisältävät adsorbanttina voimakkaasti kationista, kalsiummuotoista hartsia, jonka hlukkaskoko on pieni (0,2-0,4 millimetriä).

15 Tähän laitteistoon saadaan aikaan, sähköventtlllejä tietyllä tavalla sijoittamalla, kaksi kolonnia käsittävä desorptiovyöhyke I, yhden kolonnin käsittävä adsorptiovyöhyke II ja viisi kolonnia käsittävä vedyttyneiden rajadekstriinien ja maltotrlitolin rikastus- ja erottamisvyöhyke III, 20 kuten kuviosta 3 voidaan nähdä, joka kuvio 3 esittää kaavamaisesti kuvion 2 mukaista laitteistoa, ja jossa kuvataan ainoastaan: - kolonnit Cj-Cg, - suljinlaite, tässä tapauksessa sähköventtiili 106, 25 fraktioitavan maltitolislirapin ja veden syöttölinjat, jotka esitetään vastaavasti numerolla 14 (joka vastaa kuvion 1 linjaa 305) sekä 128; ja - toisaalta linja 148, jota pitkin maltitolla runsaasti sisältävä siirappi otetaan talteen, sekä toisaalta linja 146, jota pitkin saa- 30 daan talteen, peräkkäin, sorbitoli, rajadekstriinit ja maltotriitoli.

Suljinlaite 106 (erityisesti sähköventtiili) tiivistää tässä käytetyssä laitteistokokonaisuudessa toisaalta vyöhykkeen III ja toisaalta vyöhykkeen I täydellisesti toisistaan, joka vyöhyke III on rikastusvyöhyke, 35 jonka päästä saadaan näin ollen talteen, peräkkäin, loput voimakkaasti adsorboituneesta sorbitolista, vedyttyneet rajadekstriinit ja sitten mal- 12 80705 1 totriitolia runsaasti sisältävä fraktio, ja joka vyöhyke I on maltitolin desorptiovyöhyke, jonka huippuun johdetaan desorptiovesi.

Tämä suljinlaite huolehtii nestefaasin kulkusuunnasta selektiivisessä 5 adsorbantissa, ja erityisesti sen avulla voidaan välttää rikastuneen maltitolin kontaminoituminen sellaisten vedyttyneiden rajadekstriinien jäämillä, joiden vedyttyneiden rajadekstriinien molekyylipaino on suuri, ja joiden liikkumisnopeus hartsissa on huomattavasti maltitolin liikkumisnopeutta suurempi.

10

Ajastin, jonka asetusarvona on 23'30", huolehtii jäljempänä mainittujen virtaamien tapauksessa sellaisen vesimäärän syöttämisestä, joka määrä riittää kaiken maltitolin desorption toteuttamiseksi desorptiovyöhykkeen I ensimmäisessä valheessa, eli ensimmäisessä kolonnissa, sekä maltitolia Ί5 runsaasti sisältävän vedytetyn tärkkelyshydrolysaatin sellaisen tilavuuden syöttämisestä, joka tilavuus on suhteutettu adsorbantin tilavuuteen, ja joka vastaa sen adsorptiokapaslteettla siten, että vähintään 90 % tämän vedytetyn hydrolysaatln sisältämästä maltltolista saadaan otetuksi talteen, ja tässä talteenotetussa maltitolissa todellisen maltitolin pi-20 toisuus on vähintään 87 %. Saadussa siirapissa sellaisten tuotteiden, joiden polymeroitumisaste DP on yhtäsuuri tai suurempi kuin 4, pitoisuus on alle 0,5 %.

Edellä mainittu talteenottotaso ja puhtaus pidetään vakioina säätämällä 25 adsorboitunutta maltitolia kuljettavan pumpun, ei esitetty, virtaamaa. "Vedyttyneiden rajadekstriinien" ja "rikastuneen maltotriitolin" muodostamat fraktiot otetaan ulos laitteistosta ilmakehän paineessa, ja niiden vakiona pysyvä virtaama syntyy syöttövirtaaman ja talteenottovirtaa-man välisestä erosta.

30

Maltitolia runsaasti sisältävässä, vedytetyssä tärkkelyshydrolysaatissa, joka johdetaan tähän laitteistoon rikastusvyöhykkeen lii huipusta käsin, kuiva-ainepitoisuus on edellä esitetysti 51,5 %. Näiden erotuskolonnien sisällä vallitseva lämpötila pidetään suurin piirtein 90°C:ssa.

Kuviossa 4 esitetään kaavamaisesti numerolla 204 kuvioiden 2 ja 3 laitteisto, samojen viitenumeroiden tarkoittaessa samoja, kuvion 1 kanssa 35 13 80705 1 yhteisiä elementtejä. Kromatografialaitteisto 204 käsittää linjan 306b, jota pitkin laitteistosta poistetaan ylimääräinen vesi, joka sisältää huomattavan osan sorbitolifraktiosta, sekä vedyttyneiden rajadekstrli-nlen sen osan, jonka molekyylipalno vastaa polymeroitumlsastetta 4 tai 5 on sitä suurempi; näissä poistuvissa virroissa kuiva-ainepitoisuus on alhainen, ja ne poistuvat laitteistosta linjoja 306bj ja 306b2 pitkin.

Veden syöttäminen tapahtuu linjaa 402 pitkin.

10 Näihin linjoihin piirretyt nuolet esittävät virtauksen suunnan.

Kromatografialaitteisto 204 toimii seuraavasti: - kromatografisesti fraktioitavaa, vedytettyä tärkkelyshydrolysaat- j5 tia syötetään laitteistoon linjaa 401 pitkin nopeudella 90 litraa tunnissa, ja kuiva-ainepitoisuus tässä hydrolysaatissa on 51,5 %; - laitteistoon syötetään vettä linjaa 402 pitkin nopeudella 430 litraa tunnissa; - rikastettu maltitoli, joka ei sisällä vedyttyneitä rajadekstriinejä, 20 otetaan talteen linjaa 306a pitkin nopeudella 145 litraa tunnissa, ja sen kuiva-ainepitoisuus on keskimäärin 23 %; - muualta tässä laitteistosta poisvirtaavien nesteiden kokonalsvlrtaama on 375 litraa tunnissa, tämän virtaaman muodostuessa seuraavista: 25 · ylimääräisen veden muodostama fraktio, joka poistetaan laitteistosta linjaa 306bj pitkin ja joka sisältää pienenä pitoisuutena erittäin puhdasta sorbitolia, sekä pitoisuudeltaan alhainen, hyvin puhtaita vedyttyneitä rajadekstriinejä sisältävä fraktio, jossa rajadekstrilnlen polymeroitumisaste on yhtäsuuri tai suurempi kuin 4, ja joka johdetaan 30 ulos laitteistosta linjaa 306b2 pitkin, näiden virtaamien kokonaismäärän ollessa 305 litraa tunnissa, kuiva-ainepitoisuuden ollessa 4,5 Z; nämä fraktiot vastaavat jakson 18,5 ensimmäistä minuuttia; . rikastuneesta maltotrlltolista muodostuva fraktio, joka virtaa nopeu-35 della 70 litraa tunnissa linjaa 306b^ pitkin puhdistuslaitteeseen, ei esitetty, tämän fraktion kuiva-ainepitoisuuden ollessa 8,2 Z; tämä fraktio vastaa jakson viittä viimeistä minuuttia.

U 80705 1 Alla olevissa taulukoissa I ja II esitetään yhteenvedonomaisesti ne olosuhteet, jotka ovat tunnusomaisia kromatografisen fraktlolntllaitteis-ton toiminnalle.

5 TAULUKKO 1

Maltitolisiirappi Vesi Yhteensä

Virtaama 90 1/h 430 1/h 520 1/h 10 Tiheys 1,25 kg/1

Kuiva-ainepitoisuus 51,5 %

Massavirta 56,3 kg/h 56,9 kg/h

Maltltollpitoisuus 60,4 %

Maltitolin massavirta 34 kg/h 34 kg/h 15 _____

Laitteistosta poisjohdettavat virrat on lueteltu taulukossa II.

TAULUKKO 2 20 ____

Rikastunut Sorbitoli Maltotri- Yhteensä maltltoll sekä vedyt- itoli tyneet raja-dekstriinit< 25______

Virtaama 145 1/h 305 1/h 70 1/h 520 1/h

Tiheys 1,11 kg/1 1,02 Kg/1 1,03 kg/1

Kuiva-ainepitoisuus 23 % 4,5 8,2 30 Massavirta 37 kg/h 14,0 kg/h 5,9 kg/h 56,9 kg/h

Maltltollpitoisuus 90,5 % 2 % 3,9 %

Maltitolin massavirta 33,5 kg/h 0,28 kg/h 0,23 kg/h 34,1 kg/h 35 Näiden tulosten perusteella painojen suhteena laskettu talteenottoaste on: 15 80705 1 37 ^ 2 = 67 % maltltollsilrappia, jossa maltitolipitoisuus on 90,5 % ja maltitoli saatiin talteen 5 33,5 24 ° 98,5-pro8enttise8ti.

Haltitolia runsaasti sisältävän fraktion (rikastunut maltitoll) analyysistä saadaan seuraavat tulokset: 10

- sorbitoli 1,3 paino-Z

- maltitoli 90,5 paino-Z

- DP 3 7,8 paino-Z

- DP > 4 0,4 palno-Z

15

Maltotrlitolia runsaasti sisältävän siirapin muodostaman fraktion analyysistä saadaan seuraavat tulokset:

- sorbitoli 0,4 paino-Z

- maltitoll 3,9 paino-Z

20

- maltotriitoli 51 paino-Z

- maltotetraitoll 10,6 paino-Z

- tuotteet, joiden DP=5 9,5 paino-Z

- tuotteet, joiden DP > 5 24,6 paino-Z

25 Näiden eri mittausten perusteella voidaan todeta, että maltitoli on mahdollista saada 98,5-prosenttisesti talteen, maltitolipltolsuuden ollessa tällöin 90,5 Z, tätä fraktlointlmenetelmää käyttämällä, ja lähtien tavanomaisesta, /8-amylaasin avulla sokeroitetusta siirapista, jon-gg ka pitoisuus on tavanomaisen korkea.

Saatavan maltltollsiirapin tunnusomaisena piirteenä on sellaisten vedyt-tyneiden glukoosin polymeerien, joiden DP > 4, lähes täydellinen puuttuminen .

Samanaikaisesti talteen saadaan siirappia, johon on rikastunut maltotrli-tolla pitoisuudeksi 51 Z.

35 16 80705 1 Maltitolia runsaasti sisältävä fraktio väkevöidään säiliössä 205a alennetussa paineessa, 80°C:n lämpötilassa kuiva-ainepitoisuudeltaan 90-pro-senttiseksl. Tämä siirappi kerätään kaksivaippaiseen kiteyttämissäili-öön. Sen jälkeen, kun siirappia on seisotettu neljä tuntia 75°C:n läm-5 pötilassa, hyvin säännöllisen kiteytymisen käynnistyminen todetaan (spontaani kiteytymiskeskusten muodostuminen).

Tämän jälkeen siirapin jäähdyttäminen toteutetaan kiteyttämissäili-össä nopeudella l°C/tunti, lämpötilasta 75°C lämpötilaan 25°C 50 tunnin jQ aikana.

Kiteitä sisältävä massa lingotaan seuraavissa olosuhteissa: - kiteytetyn massan paino kuiva-ainepitoisuuden j5 oleessa 90 % : 102,2 kg - kiteiden pesuveden määrä : 45 litraa - linkoamisjakson kokonaiskesto : 30 minuuttia (mukaan lukien kiihdyttämisvalheen ja jarrutusvaiheen pituus sekä muodostuneen 20 kakun irroittaminen)

Llnkoamisvalheessa saadut keskimääräiset tulokset ovat seuraavat (10 linkoami8valheen keskiarvoina): 25 - kosteiden kiteiden keskimääräinen paino : 63,2 kg

- kiteiden kosteuspitoisuus : 5,4 I

- kiteiden maltitolipltolsuus : 99,0 % - kiteiden sorbitolipitoisuus : 0,5 % - emäliuosten maltitolipltolsuus : 75 % 30 emäliuosten sorbitolipitoisuus : 5,6 % - emäliuosten maltotriitollpitolsuus : 19,5 % - tuotteiden DP _> 4 pitoisuus emälluoksessa : 0,9 % - emäliuosten keskimääräinen kuiva-ainepitoisuus : 38,4 % 35 - emäliuosten keskimääräinen paino : 83,8 % - keskimääräinen saanto klteyttämlsessä : 65 % (vedetöntä kiteistä maltitolia kiteyt- 17 80705 1 tämisvaiheeseen johdetun kuiva-aineen kokonaismäärästä)

Sen jälkeen, kun kromatografinen fraktlolntilalte on ollut toiminnassa 5 48 tuntia edellä mainituissa olosuhteissa, tämän keksinnön mukainen, kiteyttämisessä muodostuvien emälluosten kierrättämisvaihe alkaa.

Näiden 48 tunnin aikana keräytyneet klteyttämisvalheen emälluokset kierrätetään linjaa 309 pitkin välittömästi haihdutuslaitteen E ylävirran jq puolelle, jossa haihduttamisessa kromatografiseen erotuslaitteeseen syöttyvä maltitolisilrappi väkevöidään.

Kierrättäminen toteutetaan siten, että emäliuosmäärä, joka vastaa 100 kg emäliuoksen kuiva-ainetta, käytetään vedyttämisvaiheesta 15 saadun, maltitolla 60,4 % sisältävän siirapin 330 kuiva-aineklloa kohden, jolloin kromatografiseen erotuslaitteeseen syöttyvän siirapin kuiva-ainepitoisuus on noin 23 %. Tämä prosenttinen osuus vastaa menetelmän tasapainotilaa.

20 Näin ollen kaikki kiteyttämlsvaiheessa saadut emälluokset joutuvat uudestaan kromatografiseen erotusvaiheeseen.

Kromatografiseen vaiheeseen syöttyvän siirapin koostumus muuttuu ainoastaan vähän, tämän koostumuksen ollessa: 25 sorbitolia : 3,8 %

maltitolla : 63,8 X

maltotriitolia : 11,4 1

DP > 4 : 21 Z

30

Maltitolin pitoisuus tässä syöttövirrassa ei siis ole muuttunut merkittävästi, sorbitolin ja maltotrlitolln pitoisuuksien voidaan korkeintaan todeta hieman kasvaneen, ja vedyttyneiden tuotteiden, joiden molekyylipaino on korkea (DP > 4), pitoisuus on vastaavasti alentunut.

Kromatografinen fraktlolntilalte toimii siten, että siihen syötetään vettä ja siirappia, ja siltä johdetaan pois maltitolisiirappia ja 35 is 80705 1 muita ainevirtoja, virtaamien ollessa tällöin edellä esitettyjen taulukoiden I ja II mukaiset.

Sen jälkeen, kun tämä laitteisto on toiminut 24 tuntia, tasapaino on 5 saavutettu, ja poistuvan maltitolivirran koostumus on seuraava: sorbitoli : 1,9 % maltitoli : 90,5 % DP 3 : 7,4 % 10 DP > A : 0,2 Z.

Tämän siirapin väkevöinti ja sitten sen kiteyttäminen edellä mainituissa olosuhteissa tuottaa jälleen, llnkoamisen jälkeen, kiteistä maltitolia 65 % saannolla, kiteyttämisvalheeseen johdetun kuiva-aineen kokonais-15 määrästä laskien.

” Nämä kiteet kuivataan leijupetinä toimivassa kuivauslaitteessa.

“ Kiteillä on seuraavat tunnusomaiset piirteet:

: : 20 TAULUKKO III

H20 : 0,3 Z

valon kiertämiskyky (10-prosenttinen vesiliuos), 20°C:ssa, natrium D-spektriviiva : 106°

25 pelkistävät sokerit : < 0,01 Z

* suurin sulamislämpötila : 150,6°C

pitoisuus, korkeapaineisella neste-

kromatografiällä määritettynä : 98,5 Z

* lämpöominaisuus, joka määritettiin laitteella D.S.C. SETARAM 111 30 käyttäen 50 mg materiaalia, lämmitysnopeuden ollessa 2°C/min.

Nämä kiteet eivät ole hygroskooppisia, ja ne muodostavat vapaasti juoksevan jauheen.

35 Edellä esitetyn perusteella voidaan todeta, että tämän keksinnön mukainen menetelmä kiteisen maltitolin valmistamiseksi mahdollistaa vedyttämisvai-heessa muodostuneen maltitolin lähes täydellisen talteenottamisen, koska 19 80705 1 kiteytyksen emäliuokset voidaan kierrättää täydellisesti ja koska ainoita maltitolihävikkejä syntyy kromatografiavaiheessa, jossa ainoastaan hyvin pieni osa maltitolista, erotettuun maltitollmäärään verrattuna, sekoittuu maltotriitolia runsaasti sisältävään fraktioon sekä muihin rikastunei-5 siin fraktioihin. Tällä hävikkimäärällä maltitolin talteenoton saanto on kuitenkin käytännöllisesti katsoen kvantitatiivista, sillä 98,5 X kromatografiseen fraktiointijärjestelmään syötettävän siirapin sisältämästä maltitolista siirtyy kiteyttämisvaiheeseen johdettavaan, maltitolia runsaasti sisältävään fraktioon.

10 Näin ollen tämän uuden menetelmän avulla lähes kaikki tärkkelyksen entsy-maattisessa hydrolyysissä muodostunut maltoosi saadaan talteen erittäin puhtaana kiteisenä maltitolina.

J5 On itsestään selvää, ja mikä seuraa myös toisaalta edellä esitetystä, tämä keksintö ei rajoitu missään suhteessa niihin sovellutuksiinsa ja suoritusmuotoihinsa, jolta ohessa tarkasteltiin yksityiskohtaisemmin; päin vastoin se kattaa kaikki muunnoksensa.

20 25 30 35

Claims (2)

1. 20 80705